Un modèle de culture cellulaire humaine des cellules immunitaires les plus importantes du poumon, les macrophages alvéolaires, a permis de réaliser une découverte clé qui incite les chercheurs à repenser le rôle d'une autre protéine immunitaire dans les maladies infectieuses. La recherche a été récemment publiée dans la revue Nature.
Les macrophages alvéolaires se trouvent profondément dans les poumons, où ils éliminent les bactéries, virus et autres agents pathogènes nocifs. La collecte de ces cellules spécialisées auprès de donneurs afin de les étudier en détail nécessite des méthodes invasives, coûteuses et longues. Des chercheurs du Texas Biomedical Research Institute (Texas Biomed) ont développé une manière innovante de générer plus facilement en laboratoire des cellules humaines de type « macrophage alvéolaire (AML) » qui imitent ces macrophages uniques de manière presque identique. Ils ont publié sur les AML l’année dernière.
Le modèle contribue déjà à la recherche biomédicale mondiale.
Collaboration internationale
Dans le récent Nature Dans cette étude, les cellules AML ont été utilisées avec d'autres modèles cellulaires et des études approfondies sur la génétique humaine pour obtenir de nouvelles informations sur une protéine de signalisation immunitaire appelée facteur de nécrose tumorale (TNF) et son rôle dans la tuberculose (TB). L'étude internationale hautement collaborative a été dirigée par des chercheurs de l'Université Rockefeller à New York ; le Laboratoire de Génétique Humaine des Maladies Infectieuses à Paris, France ; et l'Université d'Antioquia UdeA à Medellín, Colombie.
« Il est passionnant de voir des scientifiques du monde entier commencer à utiliser le modèle AML dans leurs travaux et de voir comment il peut aider à révéler les mécanismes sous-jacents du système immunitaire qui pourraient changer la façon dont nous traitons les maladies infectieuses », a déclaré Larry Schlesinger, MD, Texas Biomed. Professeur et président-directeur général, qui a co-développé le modèle AML avec la scientifique Susanta Pahari, Ph.D.
Expériences clés
Le TNF a longtemps été considéré comme essentiel pour protéger les humains et une grande variété d’autres espèces contre l’infection. Dans la présente étude, les chercheurs ont découvert que le TNF est effectivement essentiel pour se protéger contre la tuberculose, mais pas contre d’autres maladies infectieuses. Ceci est démontré par des analyses génétiques approfondies de deux cousins en Colombie qui n'ont pas de TNF fonctionnel et ont vécu jusqu'à 20 ou 30 ans avec une tuberculose récurrente, mais sont par ailleurs en assez bonne santé et sans autre maladie grave.
Les expériences utilisant le modèle AML, ainsi que d’autres modèles cellulaires, ont permis de confirmer exactement pourquoi c’est le cas. Plus précisément, le TNF est responsable du déclenchement de la libération de molécules appelées espèces réactives de l'oxygène (ROS) dans les macrophages alvéolaires pour aider à les tuer. Mycobactérie tuberculosela bactérie responsable de la tuberculose. Lorsque le TNF est absent ou bloqué, les ROS ne sont pas libérées et les bactéries peuvent se propager dans les poumons.
UN Nature L'article « News and Views » accompagnant le document indiquait que le projet « représente un vaste mariage de recherche clinique et fonctionnelle qui soulève de nouvelles questions ».
Par exemple, peut-être que les rôles attribués au TNF sont assurés par d'autres molécules et pourraient servir de nouvelles cibles thérapeutiques pour les troubles inflammatoires, indique un communiqué de presse de Rockefeller.
« En tant que scientifiques, nous voulons faire des découvertes, mais il est tout aussi satisfaisant de développer un outil qui permette à d'autres de faire leurs propres percées et d'avoir un impact encore plus large sur la santé humaine », a déclaré le Dr Pahari.
La différence AML
Historiquement, les chercheurs devaient collecter les macrophages alvéolaires des donneurs par le biais de lavages pulmonaires invasifs et fastidieux. D'autres modèles de macrophages ont été développés mais manquent de certaines caractéristiques propres aux macrophages alvéolaires. Le modèle AML résout ces deux problèmes en commençant par une simple prise de sang auprès de donneurs. Les monocytes sanguins, un type de cellule immunitaire, sont combinés avec des ingrédients qui imitent l'environnement pulmonaire dans une boîte de culture cellulaire. Au cours d’une semaine, les monocytes se transforment en cellules qui ressemblent beaucoup à des macrophages alvéolaires qui peuvent ensuite être utilisées dans des études comme celle-ci. Ces cellules AML sont actuellement évaluées dans des modèles de poumon sur puce plus complexes et les ingrédients spécialisés testés avec des cellules souches pour générer un nombre encore plus grand de AML.
Le protocole étape par étape pour générer des cellules AML en laboratoire a été publié dans STAR Protocols en juin.